拆解比亚迪海豹(9)热管理系统有8种模式

日经BP 更新于2023-08-28 09:38:37

  本文对中国比亚迪的纯电动汽车(EV)“海豹(SEAL)”的热管理系统进行分析。介绍热管理的核心零部件“Nonavalve”的运行情况。

  

  Nonavalve是一个由9个电磁阀组成的热泵系统的冷媒配管零部件(图1)。借助电磁阀开关的组合,可以在空调制热和制冷、电池加热和冷却、或者同时让空调与电池加热/冷却全部8种模式之间切换。简直就是海豹的“热量司令部”。

  

图1 从发动机罩下的马达舱拆下的NonavalveNonavalve的名称由拆解团队参考美国特斯拉定位为纯电动汽车热管理司令部的八通阀“Octovalve”命名。“Nona”在拉丁语中意为9(照片:日经XTECH)

Nonavalve的全部8个模式如此运行 

  关于Nonavalve的9个电磁阀的详细作用,请参考之前的《拆解比亚迪海豹(7)》。下面将就海豹的热管理系统的全部8种模式,具体介绍各模式启动的条件和Nonavalve的运行情况。

  

(1)空调制热

  在空调制热模式下,用于冷凝器、电池加热和电池冷却的切换阀、以及制冷用膨胀阀关闭(开度为零)(图2)。压缩机产生的高温、高压冷媒被输送到车内的冷凝器中,使车内的空气变暖。但是,如车内温度仍未达到设定的温度,将同时启动PTC加热器。

  

  然后,通过制热用膨胀阀减压、降温的冷媒,通过板式换热器冷却水回路中的水(冷却剂)。此时,水通过逆变器和马达的排热加热,然后把热量转移到冷媒中,作为制热的热源实现再利用。

 

图2 空调制热模式的系统概要冷媒回路的颜色表示冷媒的温度,其中红色为高温,黄色为中温,蓝色为低温。下面,图3~9也是如此。(来源:日经XTECH) 

(2)空调制冷

   

  在空调制冷模式下,用于板式换热器、电池加热、电池冷却、空调制热的切换阀关闭(图3)。此外,为了使制热用膨胀阀不起作用,开度变为全开。

  

  压缩机产生的高温、高压冷媒在前格栅内侧的车外冷凝器中冷却。然后,通过制冷用膨胀阀减压、降温的冷媒经过蒸发器来冷却车内空气。

  

图3 空调制冷模式的系统概要(来源:日经XTECH)

(3)电池加热

 

  锂电池通常会随着温度的降低而出现内部电阻增加,结果放电容量将缩小。在纯电动汽车上,这直接关系到续航距离,因此在低温环境下需要对电池进行加热,以发挥原有的性能。根据海豹的服务手册,当电池温度低于6℃时,将进入电池加热模式。当温度升至10℃以上时,电池加热会停止。

  

  在电池加热模式下,通过打开用于电池加热的切换阀,使高温、高压冷媒流向电池,为电池加热(图4)。用于空调制冷、冷凝器、电池冷却的切换阀和制冷用膨胀阀关闭。

图4 电池加热模式的系统概要(来源:日经XTECH)

(4)电池冷却

     

  电池冷却模式是为了防止高温导致电池劣化而准备的。当电池的温度超过38℃时启动,冷却到33℃以下时关闭。用于电池加热、板式换热器、制热的切换阀和制冷用膨胀阀关闭。与空调制冷模式相同,制热用膨胀阀的开度为全开(图5)

  

图5 电池冷却模式的系统概要(来源:日经XTECH)

(5)空调制热+电池加热

  作为同时启动空调制热和电池加热的场景,冬季行驶开始之前应该是最多的。用于冷凝器和电池冷却的切换阀和制冷用膨胀阀关闭(图6)。压缩机产生的高温、高压冷媒经过连接车内冷凝器和电池的并联回路。在板式换热器之前汇合,回收逆变器和马达的排热后,再返回压缩机。

  

图6空调制热+电池加热模式的系统概要(来源:日经XTECH)

(6)空调制热+电池冷却

   

  同时启动空调制热和电池冷却的场景,可以想到冬季持续行驶时和快速充电时。要关闭用于电池加热、冷凝器和空调制热的切换阀,以及制冷用膨胀阀(图7)。把电池的排热用于空调制热。

  

图7 空调制热+电池冷却模式的系统概要(来源:日经XTECH)  

(7)空调制冷+电池加热

  用于电池冷却、空调制冷、冷凝器、空调制热的切换阀关闭(图8)。虽然这种模式在系统上是可行的,但实际上几乎没有机会使用。这是因为如前所述,进入电池加热模式的条件是电池温度低于6℃。在这样的环境中无需使用空调制冷。

  

图8 空调制冷+电池加热模式的系统概要(来源:日经XTECH)

(8)空调制冷+电池冷却

    

  同时启动空调制冷和电池冷却,主要集中在车外气温较高的夏季。用于电池加热、板式换热器以及空调制热的切换阀关闭(图9)。经过车外冷凝器的冷媒流向蒸发器和电池,分别冷却车内的空气和电池。

 

图9 空调制冷+电池冷却模式的系统概要(来源:日经XTECH)  

  

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